云計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)研究

云計(jì)算是指同時(shí)計(jì)算、分散計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算、效用計(jì)算的計(jì)算模式，如資源池、虛擬化、分布式存儲、負(fù)載平衡等。其核心思想是根據(jù)用戶需求,將大量網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算資源集中,進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度,構(gòu)成一個計(jì)算資源池,該網(wǎng)絡(luò)向用戶提供IT基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)和應(yīng)用的服務(wù),這個提供資源的網(wǎng)絡(luò)就稱為“云”。1云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)1.1it基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)資源池是構(gòu)建云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)的基礎(chǔ),通過一定的技術(shù)手段將IT基礎(chǔ)設(shè)施(物理服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)抽象成虛擬資源,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源共享、按需分配、統(tǒng)一管理、動態(tài)調(diào)度,如圖1所示。1.2物理服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)虛擬化技術(shù)是將物理硬件與操作系統(tǒng)分開,使得具有不同操作系統(tǒng)的多個虛擬服務(wù)器在同一個物理服務(wù)器上獨(dú)立運(yùn)行,最大化地利用硬件資源,即物理服務(wù)器的硬件資源被多個虛擬服務(wù)器共享,并可通過虛擬服務(wù)器管理平臺進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配,極大地提高了服務(wù)器硬件利用率,并可有效地減少服務(wù)器購置及基礎(chǔ)設(shè)施的投入。1.3分布式存儲——系統(tǒng)總體架構(gòu)分布式存儲是通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能,將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作,共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問功能的一個系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)分布式環(huán)境下的存儲資源整合和存儲服務(wù)管理,分布式存儲技術(shù)架構(gòu),如圖2所示。1.4實(shí)現(xiàn)高用計(jì)算的方法并行計(jì)算是在串行計(jì)算的基礎(chǔ)上演變而來,是指同時(shí)使用多種計(jì)算資源解決計(jì)算問題的過程,它是實(shí)現(xiàn)高性能、高可用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要途徑。并行計(jì)算模擬自然世界中一個序列中含有眾多同時(shí)發(fā)生的、復(fù)雜且相關(guān)事件的事務(wù)狀態(tài),簡單而言,并行計(jì)算就是在并行計(jì)算機(jī)上所做的計(jì)算,技術(shù)架構(gòu)如圖3所示。2硬件資源池建設(shè)實(shí)施機(jī)構(gòu)按照國家電網(wǎng)公司要求,國網(wǎng)湖北省電力公司作為試點(diǎn)單位組織開展硬件資源池相關(guān)建設(shè)實(shí)施工作。該項(xiàng)目通過采用云計(jì)算、虛擬化、資源調(diào)度等技術(shù)建設(shè)實(shí)施信息系統(tǒng)硬件資源池,主要完成了以下建設(shè)內(nèi)容。2.1資源池建設(shè)模式國網(wǎng)湖北省電力公司信息系統(tǒng)硬件資源池在設(shè)計(jì)上嚴(yán)格遵循《國家電網(wǎng)公司信息系統(tǒng)硬件資源池總體方案設(shè)計(jì)》的要求,遵循先進(jìn)適用、自主創(chuàng)新、安全可控、標(biāo)準(zhǔn)開放、資源利舊等原則,根據(jù)國網(wǎng)湖北省電力公司信息通信基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀及應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)要求,完成資源池邏輯架構(gòu)、物理架構(gòu)等設(shè)計(jì)。項(xiàng)目選用KVM作為X86服務(wù)器主機(jī)虛擬化技術(shù)、IBMPowerVM作為小型機(jī)虛擬化技術(shù),構(gòu)建包含50臺X86服務(wù)器、2臺小型機(jī)、30TB存儲規(guī)模的資源池。根據(jù)資源池資源分區(qū)要求,國網(wǎng)湖北省電力公司資源池包括生產(chǎn)-甲級資源區(qū)、生產(chǎn)-乙級資源區(qū)和測試-乙級資源區(qū),其中甲級資源區(qū)又包括:X86-KVM資源組、IBM-LPAR資源組,資源池邏輯結(jié)構(gòu)如圖4所示。2.2資源池及局域網(wǎng)國網(wǎng)湖北省電力公司資源池將納管50臺X86服務(wù)器、2臺IBM小型機(jī),使用30TB存儲,資源池物理架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5所示。資源池中每臺服務(wù)器采用雙網(wǎng)卡綁定,分別上連至2臺S9512E交換機(jī)中,達(dá)到網(wǎng)絡(luò)冗余的功能。資源調(diào)度控制器通過管理網(wǎng)對資源池中的硬件資源進(jìn)行動態(tài)調(diào)度,云資源管理平臺客戶端可登入總部云資源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對資源池中計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源的資源申請、資源運(yùn)行、資源監(jiān)控、資源容量、資源安全、資源配置等管理功能。2.3使用虛擬交換技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)的安全隔離資源池的網(wǎng)絡(luò)分為應(yīng)用網(wǎng)、管理網(wǎng)和存儲網(wǎng),為實(shí)現(xiàn)3個網(wǎng)絡(luò)的相互隔離和每個網(wǎng)絡(luò)的高可用及高帶寬。通過采用虛擬交換技術(shù),將承載不同應(yīng)用業(yè)務(wù)的虛擬機(jī)劃入不同子網(wǎng),實(shí)現(xiàn)各應(yīng)用系統(tǒng)的安全隔離。通過VLAN將虛擬機(jī)劃分為不同安全域,實(shí)現(xiàn)分區(qū)分域的要求,網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃詳細(xì)信息如表1所示。2.4資源池接入架構(gòu)云資源管理系統(tǒng)作為國家電網(wǎng)公司對資源池的集中管理工具,采用一級部署架構(gòu),對各地資源池進(jìn)行集中納管,接入架構(gòu)如圖6所示。國網(wǎng)湖北省電力公司資源池要接入總部資源管理平臺,需要在國網(wǎng)湖北省電力公司部署資源調(diào)度控制服務(wù)器,采用一臺物理服務(wù)器獨(dú)立部署。接入工作分為以下步驟:(1)完成資源池建設(shè)并進(jìn)行基本測試;(2)開通資源調(diào)度控制服務(wù)與云資源管理系統(tǒng)相關(guān)防火墻;(3)進(jìn)行接入測試與接入管理。3系統(tǒng)入侵及自動對接系統(tǒng)截至2013年12月10日,國網(wǎng)湖北省電力公司云硬件資源池系統(tǒng)完成了輸變電可靠性、輸變電可靠性培訓(xùn)、供電可靠性、供電可靠性培訓(xùn)、人資績效、電網(wǎng)前期、電網(wǎng)規(guī)劃、項(xiàng)目儲備庫、同步器、觸發(fā)器、電網(wǎng)環(huán)境保護(hù)管理、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、燃料、外網(wǎng)門戶、干部管理等信息系統(tǒng)的遷入,實(shí)現(xiàn)了資源的動態(tài)分配和故障自動接管。實(shí)踐表明,利用云計(jì)算技術(shù)建設(shè)的信息系統(tǒng)硬件資源池具備提高硬件資源利用效率、節(jié)省機(jī)